不同主导晶面赤铁矿对Cr（Ⅵ）吸附与迁移行为的影响

摘要：为探究赤铁矿的晶面效应对Cr（Ⅵ）迁移的影响，采用批实验研究了{001}主导晶面的片状纳米赤铁矿（HNPs）与{110} 主导晶面的棒状纳米赤铁矿（HNRs）对Cr（Ⅵ）的吸附机制，并通过柱实验考察了不同环境因素（pH、入流浓度、流速和离子强度）对Cr（Ⅵ）在两种赤铁矿修饰石英砂表面的迁移规律。

批实验结果表明：HNPs 与HNRs 对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir 等温吸附模型。HNPs 与HNRs 对Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为2.97 mg·g-1和4.95 mg·g-1。pH 和离子强度增加，HNPs 与HNRs 对Cr（Ⅵ）的吸附量降低，表明吸附过程同时存在化学吸附和静电吸附机制。

柱实验结果表明：pH 增大，填充柱表面负电荷增多，减少了对Cr（Ⅵ）的滞留；增加初始浓度能够加快位点占据速度，增大流速导致Cr（Ⅵ）在柱内停留时间减少。离子强度增大，增强了阴离子竞争吸附，促进了HNPs 与HNRs 上Cr（Ⅵ）的解吸和迁移。相同条件下，由于{001} 晶面对Cr（Ⅵ）的吸附点位密度低，导致Cr（Ⅵ）在HNPs 中的滞留量小于HNRs。

研究表明，赤铁矿不同主导晶面吸附构型的差异显著影响Cr（Ⅵ）吸附与迁移行为。

结 论：

（1）{001} 主导晶面的HNPs 与{110} 主导晶面的HNRs 对Cr（Ⅵ）的吸附动力学和吸附等温线，分别符合准二级动力学模型和Langmuir 等温吸附模型，吸附机制为静电吸附和化学吸附。HNPs 与HNRs 对Cr（Ⅵ）的吸附量分别为2.97 mg·g-1和4.95 mg·g-1，HNPs 表面单齿单核的吸附模式导致{001} 晶面吸附点位密度低。

（2）pH 增大使HNPs 与HNRs 表面负电荷增多，减少对Cr（Ⅵ）的滞留；增加初始浓度能够加快位点占据速度，促进Cr（Ⅵ）迁移。流速增大减少Cr（Ⅵ）在柱内停留时间，加快迁移过程；离子强度增大，增加了阴离子在赤铁矿表面的竞争吸附，导致Cr（Ⅵ）流出加快。

（3）相同条件下，HNPs 的{001} 主导晶面吸附点位密度和吸附能力小于HNRs 的{110} 主导晶面，是Cr（Ⅵ）在HNPs 柱中滞留量小于HNRs 柱的决定因素。